(57)【要約】【課題】  基本的には電動式で、電源の無い環境ではエンジン式に切換えて必要最小限の作業を確保でき、しかもコストの高騰及び大形化を抑える。【解決手段】  通常作業を行うための電動式の主パワーユニット３０とは別に、主パワーユニット３０よりも小形・小馬力のエンジン式の補助パワーユニット３１を搭載し、この補助パワーユニット３１により、電源の無い環境でのトレーラに対する機械の積み下ろしや緊急避難のための移動、作業アタッチメントの姿勢変更といった補助作業を行い得るようにした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源とこの動力源によって駆動される油圧ポンプを備えたパワーユニットから供給される圧油によって複数の油圧アクチュエータを作動させる作業機械において、電動機を動力源として主油圧ポンプを駆動し上記各油圧アクチュエータを通常作業が可能な馬力で作動させる主パワーユニットと、エンジンを動力源として補助油圧ポンプを駆動し各アクチュエータを上記主パワーユニットよりも小さい馬力で作動させる補助パワーユニットとを具備することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
主パワーユニットの主油圧ポンプと補助パワーユニットの補助ポンプが、各油圧アクチュエータに対して共通のコントロールバルブを介してパラレルに接続されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項３】
コントロールバルブが、各油圧アクチュエータを個別に操作する複数の油圧パイロット式の切換弁によって構成され、主及び補助両油圧ポンプが上記各切換弁を操作するリモコン弁の一次側にパラレルに接続されたことを特徴とする請求項２記載の作業機械。
【請求項４】
主及び補助両油圧ポンプの吸入側が共通の作動油タンクに接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項５】
主パワーユニットがベースマシンの後部に設置され、この主パワーユニットと、ベースマシンの後端に設けられたカウンタウェイトとの間に補助パワーユニットが設置されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
回路圧を設定するリリーフ弁として、回路圧を主パワーユニットによる高馬力駆動時の高圧に設定する主リリーフ弁と、回路圧を補助パワーユニットによる低馬力作動時の低圧に設定する補助リリーフ弁とが設けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力源としての電動機により油圧ポンプを駆動して油圧アクチュエータを作動させる電動式のパワーユニットを備えた作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
後方小旋回型と称される小型の油圧ショベルを例にとって従来の技術を説明する。
【０００３】
このショベルは、図３に示すようにクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回自在に搭載された上部旋回体２と、この上部旋回体２の前部に装着された作業(掘削)アタッチメント３とによって構成される。
【０００４】
作業アタッチメント３は、起伏自在なブーム４の先端にアーム５、このアーム５の先端にバケット６がそれぞれ水平軸まわりに回動自在に取付けられて成り、ブーム、アーム、バケット各シリンダ７,８,９によるこれらの起伏、回動運動と、旋回モータ１０(図４参照)による上部旋回体２の旋回運動とによって掘削作業が行われる。
【０００５】
また、左右の走行モータ(ここでは図示しない)による下部走行体１の走行運動によって現場内の移動、及びトレーラに対する機械の積み下ろしが行われる。
【０００６】
上部旋回体２はアッパーフレーム１１を備え、図４に示すようにこのアッパーフレーム１１にパワーユニット１２及び各種機器類が搭載される。
【０００７】
すなわち、上部旋回体２の旋回中心Ｏの後側にパワーユニット１２、さらにその後側に円弧状のカウンタウェイト１３が配置されるとともに、左側前部にキャビン１４、その後側に温水タンク１５が配置され、右側には前から順に制御盤１６、作動油タンク１７、コントロールバルブ(各アクチュエータを個別に操作する複数の油圧パイット式切換弁の集合体)１８がそれぞれ配置される。
【０００８】
パワーユニット１２は、横長姿勢で配置された動力源としての電動機１９の左側に冷却ファン２０とオイルクーラ２１、右側に油圧ポンプ２２がそれぞれ設置されて成り、油圧ポンプ２２からの圧油がコントロールバルブ１８を介して各油圧アクチュエータ、すなわちブーム、アーム、バケット各シリンダ７〜９と旋回モータ１０、それに左右の走行モータに供給される。
【０００９】
図４中、２３は上下配管接続用のスイベルジョイントである。
【００１０】
一方、エンジン駆動式のショベルにおいては、図５に示すように動力源としてエンジン２４を備え、このエンジン２４により油圧ポンプ２５を駆動するエンジン式のパワーユニット２６がアッパーフレーム１１の後部に搭載される。
【００１１】
この場合、機器構成は、電動式ショベルにおける制御盤１６及び温水タンク１５が不要となる一方、バッテリ２７、燃料タンク２８及びラジエータ２９が追加される以外は電動式の場合と同様である。
【００１２】
また、併用式のショベルとして、電動式とエンジン式の両パワーユニットを搭載し、たとえばトンネル作業のような排気と騒音が問題となる場所では電動式とし、その他の場所ではエンジン式とする等、用途に応じてパワーユニットを使い分けるものも公知である(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００１−３１６０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の電動式ショベルでは、外部から電源をとっていることから電源の無い環境では自力運転ができない。
【００１４】
たとえば、トレーラに対する機械の積み下ろし作業時には、走行動作、及び機械の姿勢を調整するための旋回動作やアタッチメント動作が必要となるが、この作業は電源から切り離した状態で行われるため、これらの動作が一切できなくなる。
【００１５】
また、停電等で電源が遮断されたときに機械を手近の安全な場所に避難させ、あるいは安定姿勢に整える動作といった必要最小限の軽作業もできない。
【００１６】
このような場合、従来はポータブル発電機を用意し、これを電動機に接続して機械とともに移動させることとしているが、非常に不便で思うような作業ができかった。
【００１７】
なお、併用式ショベルではこのような問題は生じないが、公知のものでは同等能力の電動式及びエンジン式の二つのパワーユニットを一つの機械に搭載しているため、機械がきわめて高価かつ大形となり、後方小旋回型ショベルのような小型機械には到底適用できなかった。
【００１８】
そこで本発明は、基本的には電動式で、電源の無い環境ではエンジン式に切換えて必要最小限の作業を確保でき、しかもコストの高騰及び大形化を抑えることができる作業機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明は、動力源とこの動力源によって駆動される油圧ポンプを備えたパワーユニットから供給される圧油によって複数の油圧アクチュエータを作動させる作業機械において、電動機を動力源として主油圧ポンプを駆動し上記各油圧アクチュエータを通常作業が可能な馬力で作動させる主パワーユニットと、エンジンを動力源として補助油圧ポンプを駆動し各アクチュエータを上記主パワーユニットよりも小さい馬力で作動させる補助パワーユニットとを具備するものである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、主パワーユニットの主油圧ポンプと補助パワーユニットの補助ポンプが、各油圧アクチュエータに対して共通のコントロールバルブを介してパラレルに接続されたものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、コントロールバルブが、各油圧アクチュエータを個別に操作する複数の油圧パイロット式の切換弁によって構成され、主及び補助両油圧ポンプが上記各切換弁を操作するリモコン弁の一次側にパラレルに接続されたものである。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、主及び補助両油圧ポンプの吸入側が共通の作動油タンクに接続されたものである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、主パワーユニットがベースマシンの後部に設置され、この主パワーユニットと、ベースマシンの後端に設けられたカウンタウェイトとの間に補助パワーユニットが設置されたものである。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、回路圧を設定するリリーフ弁として、回路圧を主パワーユニットによる高馬力駆動時の高圧に設定する主リリーフ弁と、回路圧を補助パワーユニットによる低馬力作動時の低圧に設定する補助リリーフ弁とが設けられたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、タイプとしては併用式であるため、電源の無い環境での機械の積み下ろしや短距離移動等の応急的な作業(以下、補助作業という)が可能となる。
【００２６】
しかも、公知の併用式のような、同等能力を備えた電動式及びエンジン式の二つのパワーユニットを搭載する方式ではなく、通常作業は大馬力の主パワーユニットで行い、補助作業時にのみエンジン式で小形・小馬力の補助パワーユニットを使用する構成であるため、設備コストの高騰及び機械の大形化を最小限にとどめることができる。
【００２７】
このため、後方小旋回型ショベルのような小型機械にも十分適用可能となる。
【００２８】
とくに、請求項２ではコントロールバルブ、請求項３ではリモコン弁、請求項４では占有スペースの大きい作動油タンクを両パワーユニットで共用するため、さらに省スペースとなって小型機械にさらに有利となる。
【００２９】
また、リモコン弁を共用する請求項３の構成によると、両パワーユニットでリモコン弁を使い分ける必要がないため、操作も簡単となる。
【００３０】
また、請求項５の構成によると、既存の機械のカウンタウェイトを後方にずらして主パワーユニットの後方に空きスペースを作り、ここに補助パワーユニットを設置するため、機械の改造が、アッパーフレームの後方への延長のみの最小限ですみ、機械のコストを安くすることができる。
【００３１】
しかも、小さな補助パワーユニットを後方(望ましくは後方の中央部)に配置することで、後方小旋回型ショベルのように後端が円弧状に形成された機械において後端旋回半径を極力小さくすることができる。
【００３２】
一方、請求項６の構成によると、補助パワーユニットに使用される低圧の油圧ポンプを高圧から保護することができる。また、高馬力の通常作業時には高圧リリーフ弁が作用し、低馬力の補助作業時には低圧リリーフ弁が作用するため、リリーフ圧の設定変更といった煩わしい操作が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１,２に示す以下の実施形態では、後方小旋回型の油圧ショベルに適用した場合を例示している。また、図４,５に示す従来のショベルと同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００３４】
図１に機器構成と機器配置、図２に油圧回路構成をそれぞれ示す。
【００３５】
このショベルにおいては、図１に示すように、従来の電動式ショベル(図４)と比較して、アッパーフレーム１１が後方に延長されて(Ａはこの延長寸法を示す)後部の機器スペースが拡大され、この機器スペースの前側に、各油圧アクチュエータを通常作業が可能な大馬力で作動させる電動式の主パワーユニット３０、後側の中央部に、主パワーユニット３０よりも小さい馬力で作動させるエンジン式の補助パワーユニット３１がそれぞれ設置されている。
【００３６】
主パワーユニット３０は、動力源としての電動機(たとえば２０Tonクラスで１１０kw)３２と、この電動機３２によって駆動される主油圧ポンプ３３とを備え、主油圧ポンプ３３と反対側に冷却ファン３４とオイルクーラ３５が設けられている。
【００３７】
補助パワーユニット３１は、動力源としてのエンジン(同、５．７kw)３６と、このエンジン３６によって駆動される補助油圧ポンプ３７とを備え、補助油圧ポンプ３７と反対側に冷却ファン３８とラジエータ３９が設けられている。
【００３８】
また、主パワーユニット３０用の設備としてキャビン１４の後側に温水タンク４０、右前部に制御盤４１がそれぞれ設けられるととともに、補助パワーユニット３１用の設備として後部に燃料タンク４２とバッテリ４３が設けられている。
【００３９】
さらに、両ユニット３０,３１に共用される設備として、制御盤４１の後側に作動油タンク４４、さらにその後方にコントロールバルブ４５がそれぞれ設けられている。
【００４０】
油圧回路構成を図２によって説明する。
【００４１】
主、補助両パワーユニット３０,３１の主、補助両油圧ポンプ３３,３７について、図１では便宜上、一つのものとして示したが、実際には図２に示すようにそれぞれ第１、第２両ポンプ３３ａ,３３ｂ,３７ａ,３７ｂとパイロットポンプ３３ｃ,３７ｃを備えている。
【００４２】
また、コントロールバルブ４５は、各油圧アクチュエータを個別に操作する複数の油圧パイロット式切換弁(図示省略)の集合体として構成されている。
【００４３】
油圧アクチュエータ及びコントロールバルブ４５の各切換弁は、右走行モータ４６、バケットシリンダ９、ブームシリンダ７用の第１ブロックと、左走行モータ４７、旋回モータ２１、アームシリンダ８用の第２ブロックの二つに分けられている。
【００４４】
主、補助両パワーユニット３０,３１の第１油圧ポンプ３３ａ,３７ａの吐出側は、チェック弁４８,４９を介して第１合流管路５０に接続され、この第１合流管路５０が、第１ブロックの切換弁群を介して同油圧アクチュエータ群に接続されている。
【００４５】
両パワーユニット３０,３１の第２油圧ポンプ３３ｂ,３７ｂの吐出側は、チェック弁５１,５２を介して第２合流管路５３に接続され、この第２合流管路５３が、第２ブロックの切換弁群を介して同油圧アクチュエータ群に接続されている。
【００４６】
また、両パワーユニット３０,３１のパイロットポンプ３３ｃ,３７ｃの吐出側は、チェック弁５４,５５を介してパイロット合流管路５６に接続され、このパイロット合流管路５６が各切換弁を操作するリモコン弁５７の一次側に接続されている。
【００４７】
こうして、主、補助両パワーユニット３０,３１の第１、第２両ポンプ３３ａ,３７ａ及び３３ｂ,３７ｂ同士が、油圧アクチュエータに対しコントロールバルブ４５を介してパラレルに接続され、パイロットポンプ３３ｃ,３７ｃ同士がリモコン弁５７の一次側にパラレルに接続されている。
【００４８】
５８は油圧アクチュエータ群からの戻り油を作動油タンク４４に導くタンクライン、５９はリモコン弁５７の戻りラインである。
【００４９】
また、両パワーユニット３０,３１のポンプ吸い込み側はチェック弁６０,６１を介して作動油タンク４４に接続されている。
【００５０】
さらに、回路圧を設定するリリーフ弁として、主パワーユニット３０による通常作業時の回路圧を設定するメインリリーフ弁６２,６２と、補助パワーユニット３１による補助作業時の回路圧を通常作業時よりも低い値に設定して補助油圧ポンプ３７の第１、第２両ポンプ３７ａ,３７ｂを高圧から保護する補助リリーフ弁６３とが設けられている。
【００５１】
この構成において、主パワーユニット３０の電動機３２が電源に接続された通常作業時には、電動機３２が駆動されて主パワーユニット３０のみが働き、ショベルの定格能力による大馬力での作業が行われる。このとき補助パワーユニット３１のエンジン３６は停止している。
【００５２】
そして、電源の無い環境では、電動機３２に代わってエンジン３６が駆動され、補助油圧ポンプ３７の第１、第２両ポンプ３７ａ,３７ｂからの圧油がコントロールバルブ４５経由で各油圧アクチュエータに、またパイロットポンプ３７ｃからの油がリモコン弁５７にそれぞれ供給される。
【００５３】
これにより、通常作業時よりも能力が低い小馬力での補助作業(トレーラに対する機械の積み下ろしや緊急避難のための移動、作業アタッチメント３の姿勢変更等)を行うことができる。
【００５４】
しかも、公知の併用式のような、同等能力を備えた電動式及びエンジン式の二つのパワーユニットを搭載する方式ではなく、通常作業は大馬力の主パワーユニット３０で行い、補助パワーユニット３１は電源の無い環境で限定された補助作業のみを行う小形・小馬力のものとして構成されているため、コストアップ及び機械の大形化を最小限にとどめることができる。
【００５５】
このため、この実施形態で例示した後方小旋回型ショベルのような小型機械にも十分適用可能となる。
【００５６】
加えて、コントロールバルブ４５、リモコン弁５７、占有スペースの大きい作動油タンク４４を両パワーユニット３０,３１で共用するため、さらに省スペースとなって小型機械にさらに適用し易くなる。
【００５７】
また、リモコン弁５７を共用することにより、パワーユニットごとにリモコン弁を設けた場合のようにリモコン弁を使い分ける必要がないため、操作も簡単となる。
【００５８】
さらに、既存の機械のカウンタウェイト１３を後方にずらして空いたスペースに補助パワーユニット３１を設置するため、機械の改造が、アッパーフレーム１１の後方への延長のみの最小限ですみ、機械のコストを一層安くすることができる。
【００５９】
しかも、小さな補助パワーユニット３１を後部中央に配置しているため、実施形態のショベルのように後端が円弧状に形成された機械において補助パワーユニット３１が外周側にはみ出さず、後端旋回半径を極力小さくすることができる。
【００６０】
一方、高馬力の通常作業時には高圧リリーフ弁６２,６２が作用し、低馬力の補助作業時には低圧リリーフ弁６３が作用するため、リリーフ圧の設定変更といった煩わしい操作が不要となる。
【００６１】
ところで、主、補助両パワーユニット３０,３１の位置関係について、上記実施形態では、アッパーフレーム１１の後部において望ましい配置として相対的に大形の主パワーユニット３０を前側、小形の補助パワーユニット３１を後側に配置したが、可能であればこの前後の位置関係を逆にしてもよいし、上下方向のスペースがある場合には上下に配置してもよい。あるいは、補助パワーユニット３１を左右一側部に配置してもよい。
【００６２】
また、作動油タンク４４、コントロールバルブ４５、リモコン弁５７を両パワーユニット３０,３１ごとに別々に設けてもよい。
【００６３】
さらに、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として構成される深穴掘削機や移動式破砕機等、電動式のパワーユニットを備えかつ油圧ショベルと同様の問題を抱えた他の作業機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態にかかる油圧ショベルの上部旋回体の概略平面図である。
【図２】同油圧回路図である。
【図３】後方小旋回型の油圧ショベルの概略側面図である。
【図４】従来の電動式パワーユニットを備えた油圧ショベルの上部旋回体の概略平面図である。
【図５】従来のエンジン式パワーユニットを備えた油圧ショベルの上部旋回体の概略平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
７  油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
８  同アームシリンダ
９  同バケットシリンダ
２１  同旋回モータ
４６,４７  同走行モータ
３０  主パワーユニット
３１  補助パワーユニット
３２  主パワーユニットの動力源としての電動機
３３  主油圧ポンプ
３３ａ,３３ｂ,３３ｃ  主油圧ポンプである第１、第２、パイロット各ポンプ
３６  補助パワーユニットの動力源としてのエンジン
３７  補助油圧ポンプ
３７ａ,３７ｂ,３７ｃ  補助油圧ポンプである第１、第２、パイロット各ポンプ
４４  作動油タンク
４５  コントロールバルブ
６２,６２  主リリーフ弁
６３  補助リリーフ弁
【図１】
2005147326.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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